朱 旗，左志進(jìn)

（1.國(guó)家測(cè)繪地理信息局 重慶測(cè)繪院，重慶 400015）

1∶500比例尺地形圖主要應(yīng)用于城市規(guī)劃、建設(shè)和管理領(lǐng)域，是城市整治、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展所需要的重要的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的1∶500地形圖大部分為外業(yè)測(cè)繪提供的文件型制圖數(shù)據(jù)，只注重地物關(guān)系表達(dá)的正確性，在日常使用中主要是供工作人員瀏覽，提供輔助決策的能力較弱。隨著GIS技術(shù)的發(fā)展，特別是“數(shù)字城市”建設(shè)的推廣，對(duì)1∶500地形圖數(shù)據(jù)的使用不僅僅停留在瀏覽上，還需要進(jìn)行大量的統(tǒng)計(jì)、查詢(xún)、空間分析等操作，而這些都是傳統(tǒng)的文件型地形圖不能支持的。為此，需要利用信息化測(cè)繪技術(shù)，對(duì)傳統(tǒng)地形圖進(jìn)行整理和重構(gòu)，構(gòu)建滿(mǎn)足GIS系統(tǒng)軟件所需要的數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)，更好地發(fā)揮1∶500地形圖數(shù)據(jù)的作用。本文以三亞市1∶500地形圖數(shù)據(jù)建庫(kù)為例，介紹了1∶500地形圖數(shù)據(jù)建庫(kù)方法和相關(guān)技術(shù)。

1 傳統(tǒng)地形圖與地形圖數(shù)據(jù)庫(kù)區(qū)別

傳統(tǒng)的1∶500比例尺地形圖數(shù)據(jù)主要是*.dwg、*.dgn等文件型數(shù)據(jù)，與地形圖數(shù)據(jù)庫(kù)相比具有以下區(qū)別：

1）傳統(tǒng)的1∶500比例尺地形圖數(shù)據(jù)模型的本質(zhì)是地圖符號(hào)模型，利用外業(yè)測(cè)繪手段在相應(yīng)的地方繪制對(duì)應(yīng)的線(xiàn)型和符號(hào)來(lái)表達(dá)地物空間關(guān)系；而數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)是通過(guò)對(duì)點(diǎn)、線(xiàn)、面要素符號(hào)化來(lái)表達(dá)地物空間關(guān)系的。

2）傳統(tǒng)的1∶500地形圖一般注重圖面表達(dá)，沒(méi)有真正意義的面狀要素，如道路是由道路的邊線(xiàn)圍合而成，相同的道路之間沒(méi)有分割；數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)為了方便查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)，需要將每個(gè)面狀要素都構(gòu)成面，不同屬性的相鄰的面要嚴(yán)格區(qū)分開(kāi)，并保持好拓?fù)潢P(guān)系。

3）傳統(tǒng)的1∶500地形圖數(shù)據(jù)屬性信息主要是通過(guò)注記形式來(lái)表達(dá)，附帶的擴(kuò)展屬性不便于查看，因此圖形和屬性信息關(guān)聯(lián)度不高，屬性信息的豐富度不強(qiáng)；數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)圖庫(kù)一體化管理，方便圖形和屬性的關(guān)聯(lián)和交互查詢(xún)。

2 地形圖數(shù)據(jù)建庫(kù)流程

2.1 地形圖數(shù)據(jù)建庫(kù)的總體流程

1∶500地形圖數(shù)據(jù)建庫(kù)采用基于地理要素編碼的數(shù)字地形圖入庫(kù)設(shè)計(jì)方法，利用AutoCAD軟件的二次開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)地形圖數(shù)據(jù)的預(yù)處理，利用FME平臺(tái)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)將數(shù)字地形圖無(wú)損導(dǎo)入到ArcGIS數(shù)據(jù)庫(kù)中，基于ArcGIS Engine開(kāi)發(fā)包開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)質(zhì)量檢查軟件，在ArcMap中建立1∶500比例尺地形圖符號(hào)庫(kù)，符號(hào)化數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。圖1為地形圖數(shù)據(jù)建庫(kù)總體流程圖。

圖1 1∶500地形圖建庫(kù)總體流程圖

2.2 地形圖數(shù)據(jù)預(yù)處理

由于外業(yè)提供的為*.dwg數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)格式是以多種要素的外圍線(xiàn)圍合來(lái)表示面狀要素的，實(shí)際上并沒(méi)有真正的面狀要素，計(jì)算機(jī)并不能自動(dòng)判斷哪些要素的外圍線(xiàn)能構(gòu)成哪類(lèi)面狀要素；對(duì)于帶狀要素，比如道路，很多地方并沒(méi)有閉合，從圖面看并不是封閉的面要素。此外，對(duì)于道路、水系等要素，其寬度等信息外業(yè)測(cè)繪并沒(méi)有提供，需要內(nèi)業(yè)人員在圖上量測(cè)，然后賦值。

在數(shù)據(jù)庫(kù)中，對(duì)植被、道路、水系、居民地和房屋等均需要構(gòu)面。為了解決該類(lèi)問(wèn)題，需要對(duì)原來(lái)的*.dwg數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，按照植被、道路、水系、居民地和房屋等不同圖層，將相關(guān)的要素外圍線(xiàn)提取復(fù)制到相應(yīng)圖層，對(duì)不封閉的要素，還需要添加輔助線(xiàn)。

如果利用CAD自身功能處理，效率十分低下。為了提高預(yù)處理生產(chǎn)效率，針對(duì)植被、道路、水系、居民地等構(gòu)面和屬性賦值需求，基于AutoCAD開(kāi)發(fā)了數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊。圖2為數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，圖3、圖4為道路數(shù)據(jù)預(yù)處理前后對(duì)比圖。

圖2 數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件模塊

圖3 預(yù)處理前道路數(shù)據(jù)

圖4 預(yù)處理后道路數(shù)據(jù)

2.3 地形圖數(shù)據(jù)重構(gòu)

在內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)編輯和處理完畢后，為了提高入庫(kù)效率，根據(jù)地形圖要素編碼和數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)要素編碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系，制定要素編碼對(duì)照表，采用FME編寫(xiě)程序，實(shí)現(xiàn)入庫(kù)過(guò)程全自動(dòng)化。FME入庫(kù)軟件實(shí)現(xiàn)的功能如下：

①批量讀取CAD文件中各個(gè)圖元；②對(duì)其進(jìn)行遍歷，逐一讀取所有要素，并從Xdata中獲取該要素的編碼；③根據(jù)編碼從對(duì)照表中找到對(duì)應(yīng)要素類(lèi)；④打開(kāi)要素類(lèi)，將要素結(jié)構(gòu)和要素屬性分別寫(xiě)入所屬要素類(lèi)中；⑤對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)成果進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查。

由于數(shù)據(jù)處理過(guò)程中可能會(huì)有數(shù)據(jù)丟失的情況，要求數(shù)據(jù)處理人員在處理數(shù)據(jù)的同時(shí)也要進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查，避免最后發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失而不知數(shù)據(jù)為何丟失的情況出現(xiàn)。使用FME進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程中需要注意的問(wèn)題有：

1）要求數(shù)據(jù)處理人員在檢查數(shù)據(jù)屬性結(jié)構(gòu)時(shí)要檢查數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)的歸屬、數(shù)據(jù)屬性的完整性及結(jié)構(gòu)的一致性等；

2）模板文件應(yīng)包含目標(biāo)圖形全部的符號(hào)和線(xiàn)型以及字體，要素映射關(guān)系需要包含源數(shù)據(jù)的全部要素，否則會(huì)造成部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象。

在基于FME編寫(xiě)數(shù)據(jù)自動(dòng)入庫(kù)軟件前，由于地形圖數(shù)據(jù)的編碼與數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的編碼方式不同，需要建立入庫(kù)前后數(shù)據(jù)的編碼對(duì)照表。建立要素編碼與要素類(lèi)對(duì)照表的目的是為了提高軟件設(shè)計(jì)的靈活性和通用性。建立此表的好處主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫(kù)模型的改變對(duì)入庫(kù)軟件的影響不是很大，因?yàn)闊o(wú)論以什么原則來(lái)建立要素類(lèi)，一個(gè)要素編碼一定對(duì)應(yīng)一個(gè)要素類(lèi)，所以數(shù)據(jù)庫(kù)模型的改變只需對(duì)此表中的要素同一類(lèi)項(xiàng)進(jìn)行更新，而無(wú)需對(duì)入庫(kù)軟件作較大的修改。圖5為數(shù)據(jù)編碼對(duì)照表，圖6為基于FME編寫(xiě)的數(shù)據(jù)入庫(kù)程序。

圖5 數(shù)據(jù)編碼對(duì)照表

圖6 基于FME編寫(xiě)的數(shù)據(jù)入庫(kù)程序

2.4 數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查

為了保障數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)質(zhì)量，基于ArcGIS Engine，開(kāi)發(fā)了專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查軟件，對(duì)數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系、屬性信息填寫(xiě)、字段定義等進(jìn)行自動(dòng)檢查，并將檢查結(jié)果以圖形形式反饋給用戶(hù)，方面查找、判定和修改。

2.5 地形圖數(shù)據(jù)符號(hào)配置

地圖符號(hào)是地圖的語(yǔ)言單位，通過(guò)對(duì)地圖符號(hào)的解讀，可以直觀地了解地圖所表達(dá)的地理信息。圖7為地形圖數(shù)據(jù)，圖8為符號(hào)化后的數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)成果。

圖7 建庫(kù)前地形圖數(shù)據(jù)

圖8 符號(hào)化后的地形圖數(shù)據(jù)庫(kù)成果

數(shù)據(jù)建庫(kù)之后，所有的符號(hào)編碼都存儲(chǔ)在屬性字段里。在ArcMap軟件下，依據(jù)1∶500地形圖圖式規(guī)范要求，制作相應(yīng)的地圖符號(hào)，每個(gè)地圖符號(hào)對(duì)應(yīng)一個(gè)符號(hào)編碼，再根據(jù)1∶500地形圖數(shù)據(jù)庫(kù)屬性字段中的符號(hào)編碼對(duì)其進(jìn)行符號(hào)化。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文以三亞市1∶500地形圖數(shù)據(jù)建庫(kù)為例，簡(jiǎn)單介紹了大比例尺地形圖數(shù)據(jù)建庫(kù)的方法和技術(shù)流程。實(shí)際生產(chǎn)結(jié)果表明，利用該方法在數(shù)據(jù)預(yù)處理、自動(dòng)化入庫(kù)和質(zhì)量保障等方面都能夠較大幅度地提高生產(chǎn)效率，保證數(shù)據(jù)無(wú)損入庫(kù)。

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